高考物理复习 第2章 实验3 验证力的平行4边形定则训练题（含解析） 新人教版.doc

实验三验证力的平行四边形定则考纲解读1.知道什么是等效替代法.2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则基本实验要求1实验原理互成角度的两个力f1、f2与另外一个力f产生相同的效果，看f1、f2用平行四边形定则求出的合力f与f在实验误差允许范围内是否相等2实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺3实验步骤(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置o.如实验原理图所示(3)用铅笔描下结点o的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力f.(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置o，记下弹簧测力计的读数f和细绳的方向(5)比较f与用平行四边形定则求得的合力f，看它们在实验误差允许的范围内是否相等规律方法总结1正确使用弹簧测力计(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中，读数相同，可选；若不同，应另换或调校，直至相同为止(2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出范围(3)被测力的方向应与轴线方向一致(4)读数时应正对、平视刻度2注意事项(1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同(2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60100之间为宜(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些细绳套应适当长一些，便于确定力的方向(4)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些3误差分析(1)误差除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等(2)减小误差的办法：实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行.考点一对实验原理及误差分析的考查例1在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，应该将橡皮条和绳的结点沿相同方向拉到_位置(填“同一”或“不同”)(2)同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号)a用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时，拉力间的角度要小一些b弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行c用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能小d标记同一细绳方向的两点要远些解析(1)只有拉到同一位置时，两次的作用效果才能相同(2)用两个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条时，两力间的角度应较大一些，便于实验结果更准确，故a错误；弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行，如果不平行会导致在木板上画出的力的图示与实际不符，故b正确；两弹簧测力计示数之差的大小对实验没有影响，故c错误；标记同一细绳方向的两点比较近时，所画直线的方向误差就较大，故d正确答案(1)同一(2)bd考点二对实验过程及数据处理的考查例2(2011江苏10)某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计a挂于固定点p，下端用细线挂一重物m.弹簧测力计b的一端用细线系于o点，手持另一端向左拉，使结点o静止在某位置分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向图1(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为n，图中a的示数为_n.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)a应测量重物m所受的重力b弹簧测力计应在使用前校零c拉线方向应与木板平面平行d改变拉力，进行多次实验，每次都要使o点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计a的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法解析(1)由题图知，弹簧测力计a的分度值为0.2 n，读数为3.6 n.(2)验证力的平行四边形定则，一定要记好合力与两分力的大小与方向，与结点位置无关，d错；m的重力即合力，a对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，b对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，c对(3)对o点受力分析如图所示，可见若减小foa，可调节fob的大小或方向、调节oa方向或减小物重g等答案(1)3.6(2)d(3)减小弹簧测力计b的拉力；减小重物m的质量(或将a更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计b拉力的方向等)例3如图2所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子a、b上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为o，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物 图2(1)为完成该实验，下述操作中必需的是_a测量细绳的长度b测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋的长度d记录悬挂重物后结点o的位置(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_解析(1)用橡皮筋验证平行四边形定则需要测量的是三条橡皮筋的伸长量及其拉伸的方向，与细绳的长度无关，故上述操作中a不需要，b和c是需要的；为了确保力的合成的等效性，悬挂重物后结点o的位置必须相同，所以上述操作中的d也是必需的(2)因为钉子的位置已固定，为了继续进行实验，可改变重物的质量再次进行验证答案(1)bcd(2)更换不同的小重物10等效法和作图法在验证平行四边形定则中的应用 1等效法是指两个弹簧测力计同时拉橡皮筋使橡皮筋产生的形变与一个弹簧测力计单独拉橡皮筋产生的形变相同应使两个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置与一个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置是同一个位置2作图法是用来验证两个弹簧测力计拉力的合力与单个弹簧测力计拉力的大小、方向是否相同的，反映在图上就是两力是否重合在实验中的体现是：先选定标度作出两个力的图示，依据平行四边形作出对角线，然后再根据同样标度作出用一个弹簧测力计拉时力的图示(两个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置与一个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置相同)，看两个力的图示是否重合例4将橡皮筋的一端固定在a点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 n、最小刻度为0.1 n的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到o点时，两根细绳相互垂直，如图3所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出图3(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_ n和_ n.(2)在如图4所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力图4解析(1)弹簧测力计的最小刻度为0.1 n，读数时应估读一位，所以读数分别为2.50 n(4.00 n)和4.00 n(2.50 n)(2)取一个小方格的边长表示0.50 n，作出两个力及它们的合力如图所示答案(1)2.50(4.00)4.00(2.50)(2)见解析图1对于“验证力的平行四边形定则”的实验，某同学有以下认识：a实验中两个分力的夹角取得越大越好b细绳以及弹簧测力计所在平面必须与木板平行c拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时，应使这两个点的距离尽量远些d作图要用细芯铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何作图法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向以上操作可以减小误差的是_答案bcd解析如果两个分力夹角太大，则合力很小，用平行四边形作图法得出的合力的误差也越大，所以实验中不能把夹角取得太大，一般以不大于100为最佳，a错；为了减小摩擦，橡皮条、细绳、弹簧测力计应在同一平面内，且弹簧测力计的方向要与拉力的方向保持在一条直线上，以免挂钩与弹簧测力计之间产生摩擦，b对；为了减小力的方向的误差，橡皮条的细绳要长些，标记方向时所画的两个点的距离要尽量远些，c正确；由于我们画力的图示时总是有一定的误差，为了减小画图时产生的误差，要用细芯铅笔，画的图要适当大一些，而且每个力都不应该太小，所以d正确2(2010天津理综9(2)在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是_(填字母代号)a将橡皮条拉伸相同长度即可b将橡皮条沿相同方向拉到相同长度c将弹簧秤都拉伸到相同刻度d将橡皮条和绳的结点拉到相同位置同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号)a两细绳必须等长b弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行c用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大d拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些答案bdbd3某同学利用如图5所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮a和b，将绳子打一个结点o，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力f1、f2和f3，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是()a钩码个数n1n22，n34b钩码个数n1n33，n24图5c钩码个数n1n2n34d钩码个数n13，n24，n35(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是()a标记结点o的位置，并记录oa、ob、oc三段绳子的方向b量出oa、ob、oc三段绳子的长度c用量角器量出三段绳子之间的夹角d用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图6中_是正确的(填“甲”或“乙”)图6答案(1)bcd(2)a(3)甲解析(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|f1f2|f3f1f2，因此b、c、d选项是可以的(2)a(3)甲实验中f3是竖直向下的4某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图7甲所示，其中a为固定橡皮条的图钉，o为橡皮条与细绳的结点，ob和oc为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图图7(1)如果没有操作失误，图乙中的f与f两力中，方向一定沿ao方向的是_(2)本实验采用的科学方法是_a理想实验法 b等效替代法c控制变量法 d建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：a在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；b用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；c用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置o，记录下o点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；d按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力f1和f2的图示，并用平行四边形定则求出合力f；e只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力f的图示；f比较f和f的大小和方向，看它们是否相同，得出结论上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是_和_；遗漏的内容分别是_和_答案(1)f(2)b(3)cec中应加上“记下两条细绳的方向”e中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置o”解析(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至o点的拉力一定沿ao方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿ao方向，故一定沿ao方向的是f.(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替代，故b正确(3)根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是c、e.在c中未记下两条细绳的方向，e中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一位置o.5(2012浙江理综22)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力f(n)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(102 m)0.741.802.803.724.605.586.42根据表中数据在图8中作出fx图象并求得该弹簧的劲度系数k_n/m；图8图9(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图9所示，其读数为_n；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 n，请在下列虚线框中画出这两个共点力的合力f合；(3)由图得到f合_n.答案(1)见解析图53(说明：2范围内都可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，0.02范围内都可)见解析图(3)3.3(说明：0.02范围内都可)解析(1)以水平方向为x轴，竖直方向为f轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，在直线上任取一点，如(6102,3.2)，则k n/m53 n/m.(2)弹簧秤的读数为2.10 n，选标度合力的图示如图所示(3)经测量，合力f合3.3 n.6某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置o点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图10(a)所示图10(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下f1和f2的合力图示，并